Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ФИЗИКА И ХИМИЯ
ОБРАБОТКИ
МАТЕРИАЛОВ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2026, № 2, СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2026, № 2, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 539.21 + 539.8

Структурно-фазовые состояния высококремнистых сталей, подвергнутых воздействию компрессионных плазменных потоков

Н. Г. Валько¹, С. В. Злоцкий², В. В. Углов², В. М. Анищик²,
А. М. Кузьмицкий³, В. М. Асташинский³, Н. И. Мороз<sup>1

1</sup> Гродненский государственный университет имени Янки Купалы,
230023 Гродно, Республика Беларусь, ул. Ожешко, 22
E-mail: N.Valko@grsu.by; natali84@tut.by
² Белорусский государственный университет,
220030 Минск, Республика Беларусь, пр. Независимости, 4
E-mail: Zlotski@bsu.by; Uglov@bsu.by; Anishchik@bsu.by
³ Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси,
220072 Минск, Республика Беларусь, ул. П. Бровки, 15
Поступила в редакцию 13 января 2026 г., окончательный вариант — 3 февраля 2026 г., принята к публикации 2 марта 2026 г.

Исследовано влияние компрессионных плазменных потоков (КПП) при давлении 400 Па в атмосфере азота на структуру кремнистой стали (содержание Si 6,67 ат. %). Установлено, что обработка КПП тремя последовательными импульсами, обеспечивающими плотность поглощенной энергии от 6 до 14 Дж/см2, приводит к формированию в стали приповерхностного слоя на основе фаз α-Fe(Si), γ-Fe(Si) и Fe3N. Показано, что в результате воздействия КПП рельеф поверхности стали сглаживается, а её модифицированный слой обладает повышенной коррозионной стойкостью (возрастает до 2,5 раз) благодаря формированию нитридных фаз, обеспечивающих образование пассивирующей пленки и улучшение защитных свойств, положительно влияющих на долговечность и надёжность работы электротехнического оборудования.

Ключевые слова: кремнистая сталь, компрессионные плазменные потоки, структура, микротвердость, коэффициент трения, коррозионная стойкость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-2-5-13

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.793.74

Пористые оксидные слои термобарьерных покрытий. Обзор и анализ

В. И. Калита, Д. И. Комлев, А. А. Радюк

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН,
119334 Москва, Ленинский пр., 49
E-mail: vkalita@imet.ac.ru
Поступила в редакцию 14 мая 2025 г., окончательный вариант — 24 ноября 2025 г., принята к публикации 15 декабря 2025 г.

Представлен обзор и выполнен анализ опубликованных данных по формированию пористой структуры ZrO2 – Y2O3 (YSZ) слоев, входящих в состав термобарьерных покрытий. Разница коэффициентов термического расширения и модуля Юнга у YSZ структур, связывающих металлические слои и изделия, приводит к формированию напряжений в термобарьерных покрытиях при термоциклическом нагружении и последующему отделению YSZ слоя. Покрытия YSZ с пористостью 10 – 50 % в большинстве случаев наносятся плазменным напылением в воздушной атмосфере с помощью дуговых плазмотронов и имеют низкие значения модуля Юнга. Авторами предлагаются три инженерных критерия для анализа и систематизации работ: 1. Neff/Q — удельная энтальпия плазменной струи (где Neff — эффективная мощность плазмотрона, Q — расход плазмообразующих газов); 2. Neff/(Q·d) — отношение удельной энтальпии плазменной струи к среднему размеру напыляемого порошка d, оценивающее вероятность нагрева напыляемого порошка в плазменном потоке; 3. (Neff·K)/(V·В) — погонная энергия (где K — коэффициент, определяющий остаточную эффективную мощность на дистанции напыления, V — скорость перемещения плазмотрона относительно подложки, В — ширина покрытия, формируемая при одном линейном проходе). Два последних критерия определяют температуры напыляемых частиц и покрытия в пятне напыления и от нее зависит площадь взаимодействия между напыленными частицами и, как следствие, возможность формирования пористой структуры. Выполненный анализ опубликованных работ показал, что средняя величина пористости равная 21 % при среднем значении коэффициента использования порошка 32 % достигается при средних значениях Neff/(Q·d) = 335,5 ГДж/(кг·м) и (Neff·K)/(V·В) = 85,6 кДж/м².

Ключевые слова: термобарьерные покрытия, пористые оксидные плазменные слои, обзор.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-2-14-28

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.793.162, 621.91, 621.9.02

Нанесение равномерного нанокристаллического алмазного покрытия на подложку из карбида вольфрама с высоким аспектным отношением в микроволновом плазменном реакторе

Е. Е. Ашкинази ¹, С. В. Федоров², А. К. Мартьянов¹, А. П. Литвинов², К. Ф. Сергейчев¹, М. Ю. Шевченко³, С. Н. Григорьев², В. И. Конов<sup>1

1</sup> Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991 Москва, ул. Вавилова, 38
² Московский государственный технологический университет “СТАНКИН”,
127055 Москва, Вадковский пер., 3А
E-mail: sv.fedorov@icloud.com
³ 2dot4 Diamonds, LLC, Plot Number TPO 10219, National Industries Park, Dubai
E-mail: xpohoc@gmail.com
Поступила в редакцию 10 декабря 2025 г., окончательный вариант — 5 февраля 2026 г., принята к публикации 2 марта 2026 г.

Методом конечных элементов в среде COMSOL Multiphysics исследовали трехмерную модель распределения электромагнитного поля на макете реактора плазмохимической установки, соответствующего СВЧ реактору ARDIS 100, в упрощенной геометрии. Показано, что равномерность нагрева как цилиндрического периметра, так и торцевой части подложки, может быть достигнута помощью СВЧ плазменного разряда, инициированного концентратором поля и сферическим плазменным контуром, сформированного обтекающим запредельный волновод микроволновым полем, что и реализовано на опытно-промышленном оборудовании. Равномерность нанесенного нанокристаллического алмазного покрытия из смесей газов CH4/H2 и CH4/H2/N2 на твердосплавные подложки из карбида вольфрама с 6 % Co с аспектным отношением L/d = 75 мм/12 мм подтверждена методами растровой электронной микроскопии, рентгенофлуоресцентным анализом и спектроскопией комбинационного рассеяния. Полученные данные о размерах зерен и интенсивностях дифракционных пиков, соответствующих фазам алмаза и упорядоченного графита, демонстрируют равномерность покрытия по толщине, которую контролировали по двум измерениям цилиндрического тела подложки. Отмечено, что в структуре исследуемого покрытия присутствовали глобулы алмаза размером от 320 до 770 нм.

Ключевые слова: алмазное покрытие, микроволновая плазма, MPCVD, краевой эффект, микро-нанокристаллическая пленка, инициированный разряд.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-2-29-40

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 675.92.026.73

Структура и свойства пленок многокомпонентных сплавов состава TiNb и TiNbZrTa, сформированных на твердотельных подложках вакуумно-дуговым плазменно-ассистированным методом

Ю. Ф. Иванов, Н. А. Прокопенко, Е. А. Петрикова, О. С. Толкачев,
О. В. Крысина, Ю. Х. Ахмадеев, Н. Н. Коваль

Институт сильноточной электроники СО РАН,
634055 Томск, пр-т Академический, 2/3
E-mail: yufi55@mail.ru; nick08_phantom@mail.ru; elizmarkova@yahoo.com; ole.ts@mail.ru;
krysina@opee.hcei.tsc.ru; ahmadeev@opee.hcei.tsc.ru; koval@opee.hcei.tsc.ru
Поступила в редакцию 5 февраля 2026 г., окончательный вариант — 16 марта 2026 г., принята к публикации 19 марта 2026 г.

Показано, что синтезированные пленки многокомпонентных сплавов состава TiNb и TiNbZrTa, сформированные на твердотельных подложках вакуумно-дуговым плазменно-ассистированным методом, имеют нанокристаллическую многослойную структуру, обусловленную особенностями организации эксперимента (одновременное распыление нескольких катодов, вращение подложек вокруг оси камеры). Выявлены корреляции, связывающие механические, трибологические и адгезионные свойства, а также элементный состав (количество химических элементов в пленке) пленки, параметры ее кристаллической решетки, микроискажения кристаллической решетки пленки и переходного подслоя. Определено, что переход от системы TiNb к системе TiNbZrTa сопровождается увеличением микротвердости пленки в ≈ 4 раза, снижением параметра износа в ≈ 1,2 раза и критической нагрузки в ≈ 3,8 раза.

Ключевые слова: многоэлементные пленки, вакуумно-дуговой плазменно-ассистированный метод, элементный состав, дефектная субструктура, микротвердость, параметр износа, адгезионные испытания.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-2-41-49

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.791.04

Разработка присадочного композиционного материала на основе сплава Al – Sn – Cu
с гибридным армированием

Р. С. Михеев¹, И. Е. Калашников², П. А. Быков², И. В. Катин², Л. И. Кобелева<sup>2

1</sup> Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
105005 Москва, 2-я Бауманская ул., 5-1
E-mail: mikheev.roman@mail.ru
² Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН,
119334 Москва, Ленинский пр., 49
E-mail: kalash2605@mail.ru; pavel_imet@mail.ru; likob@mail.ru
Поступила в редакцию 8 октября 2025 г., окончательный вариант — 12 ноября 2025 г., принята к публикации 23 января 2026 г.

Методом экструзии компактированной заготовки получен композиционный материал на основе алюминиевого сплава АО6-1 (ГОСТ 14113), содержащего армирующие частицы карбида кремния (10 масс. %, средний размер — 40 мкм) и субмикронную модифицирующую добавку карбида титана (1 масс. %, средний размер — 0,7 мкм). Заготовка состояла из однородной композиционной порошковой смеси, полученной совместной обработкой стружки матричного сплава и керамических частиц в планетарной мельнице. Установлено, что выбранные технологические параметры экструзии (коэффициент вытяжки 100, усилие прессования 115 – 120 кН и температура нагрева 600 ± 50 °С), позволяют получать присадочные материалы для процесса дуговой наплавки в виде стандартных по размеру прутков диаметром 3 мм и длиной 350 мм с гладкой и бездефектной поверхностью. Показано, что изготовленный присадочный композиционный материал с гибридным армированием обладает однородным составом и характеризуется удовлетворительным распределением армирующих частиц и модифицирующей добавки. Результаты определения жидкотекучести сварочной композиционной ванны (несимметричность поперечного сечения и равновесный краевой угол валиков по сравнению со сплавом матрицы: 2,23 против 1,07 и 92,95° против 77,89° соответственно) свидетельствуют о возможности практической реализации процесса дуговой наплавки и обеспечивают удовлетворительную геометрическую форму наплавленных валиков. Разработанные присадочные композиционные материалы на основе сплава АО6-1 с гибридным армированием могут быть применены в экономичных и высокопроизводительных процессах дуговой наплавки при формировании антифрикционного слоя на этапах изготовления и планового ремонта подшипников скольжения широкой номенклатуры.

Ключевые слова: композиционные материалы, сплав марки АО6-1, дуговая наплавка, жидкотекучесть сварочной композиционной ванны, присадочные материалы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-2-50-61

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.762.2

Анализ равномерности смешивания порошков разной дисперсности по СЭМ-ЭДС изображениям

Р. А. Вахрушев^1, 2, А. А. Васильев¹, Э. Л. Дзидзигури¹, Н. А. Дормидонтов<sup>2

1</sup> Университет науки и технологий МИСИС, 119049 Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1
E-mail: vakhrushev.r.a@yandex.ru; raver.vasiljev@mail.ru; avrore@gmail.com
² Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук,
119334 Москва, Ленинский пр., 49
Поступила в редакцию 11 февраля 2026 г., окончательный вариант — 25 февраля 2026 г., принята к публикации 2 марта 2026 г.

Рассмотрена оценка равномерности смешивания микро- и наноразмерных порошков при использовании микронных порошков титана и никеля с диаметрами частиц ~ 100 мкм, а также нанопорошок оксида кобальта Co3O4 со средним размером наночастиц 58 нм. Выполнено компьютерное моделирование случайного распределения методом Монте-Карло теоретической оценки толщины слоя наночастиц на поверхности микронной частицы. Получены зависимости толщины слоя наночастиц от размеров микронных частиц и содержания наноразмерной добавки. Проверка на практике методом СЭМ-ЭДС показала хорошее соответствие между расчётными и измеренными значениями толщины слоя наночастиц.

Ключевые слова: смешивание, наноматериалы, моделирование, порошковая металлургия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-2-62-72

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 66.040.2

Оптимизация процесса термообработки микролегированной ванадием (0,08 % V) среднеуглеродистой литой стали

Чжан Юн-Цзюнь, Юй Вэнь-Цзе

Институт материаловедения и инженерии Пекинского научно-технического университета,
100083 Пекин, Китайская Народная Республика, ул. Сюэюань, 30
E-mail: zhangyj@mater.ustb.edu.cn
Поступила в редакцию 1 августа 2025 г., окончательный вариант — 2 сентября 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

С помощью четырехфакторной трехуровневой ортогональной экспериментальной системы и применением анализа размаха, а также серого реляционного анализа, изучена схема оптимизации параметров процесса нормализации и закалки микролегированной ванадием (содержание V 0,08 %) среднеуглеродистой литой стали. Результаты анализа размаха показали, что температура закалки является фактором, оказывающим наибольшее влияние на регулирование предела прочности при растяжении, в то время как температура нормализации существенным образом воздействует на ударную вязкость. По результатам серого реляционного анализа определено, что наилучшие параметры нормализации испытуемой литой стали составляют 1020 °С при 120 мин, закалки — 860 °С при 40 мин. После того, как испытуемая литая сталь подверглась оптимизированной термообработке (нормализации и закалке) ее отпуск при температуре 510 – 610 °С демонстрирует закон обратного изменения прочности-вязкости: предел прочности при растяжении снижается с 1220,22 МПа до 1143,18 МПа, а ударная вязкость увеличивается с 42,6 до
53,36 Дж/см2, что тесно связано с рекристаллизационным ростом зерен феррита и степенью сфероидизации цементита во время высокотемпературного отпуска.

Ключевые слова: микролегирование, ванадий, среднеуглеродистая литая сталь, оптимизация, термическая обработка, ортогональная экспериментальная система, анализ размаха, серый реляционный анализ, прочность, вязкость, микроструктура.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-2-73-81